JP6760417B2 - Manufacturing method for hot press dies, hot press equipment and hot press molded products - Google Patents
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本発明は、熱間プレス用金型、熱間プレス装置および熱間プレス成形品の製造方法に関し、具体的には、天板と、天板に連続する稜線と、稜線に連続する縦壁とを有する断面(例えばハット断面または溝型断面)を有する熱間プレス成形品を製造する場合における縦壁の割れを抑制する技術に関する。 The present invention relates to a hot press die, a hot press device, and a method for manufacturing a hot press molded product. Specifically, the top plate, a ridge line continuous with the top plate, and a vertical wall continuous with the ridge line. The present invention relates to a technique for suppressing cracking of a vertical wall in the case of producing a hot press-formed product having a cross section having a cross section (for example, a hat cross section or a grooved cross section).
近年、自動車の軽量化のため、鋼材の高強度化を図り、使用重量を減ずることが推進されている。自動車に広く使用される薄鋼板においては、強度の増加に伴って、プレス成形性が低下し、複雑な形状を製造することが困難になってきている。具体的には、高強度のブランクは、延性が低下して加工度が高い部位で破断が生じたり、スプリングバックや壁反りが大きくなってプレス成形品の寸法精度が劣化する。このため、高強度、特に780MPa級以上の引張強さを有する鋼板からなるブランクに冷間でのプレス成形を行って所望の形状のプレス成形品を製造することは容易ではない。プレス成形ではなくロール成形によれば、高強度の鋼板の加工が可能であるが、長手方向に一様な断面を有する部品しか製造できない。 In recent years, in order to reduce the weight of automobiles, it has been promoted to increase the strength of steel materials and reduce the weight used. In thin steel sheets widely used in automobiles, as the strength increases, the press formability decreases, and it becomes difficult to manufacture a complicated shape. Specifically, in a high-strength blank, the ductility is lowered and breakage occurs at a portion having a high degree of workability, springback and wall warpage are increased, and the dimensional accuracy of the press-formed product is deteriorated. Therefore, it is not easy to cold press-mold a blank made of a steel plate having a high strength, particularly a tensile strength of 780 MPa class or higher, to produce a press-formed product having a desired shape. Although high-strength steel sheets can be processed by roll forming instead of press forming, only parts having a uniform cross section in the longitudinal direction can be produced.
これに対し、特許文献1には、加熱した鋼板からなるブランクにプレス成形を行う熱間プレス成形と呼ばれる方法が開示され、特許文献2には、室温でブランクを所定の形状に予成形した後にオーステナイト域に加熱し、プレス成形金型内で急冷することにより鋼板の高強度化と成形性を同時に達成する熱間プレス成形法(予プレスクエンチ法)が開示されている。
On the other hand,
熱間プレス成形では、成形時の鋼板が高温、軟質かつ高延性になっているため、複雑な形状のプレス成形品を良好な寸法精度で製造することが可能である。さらに、鋼板をオーステナイト域に加熱しておき、プレス成形金型内で急冷(焼入れ)することにより、マルテンサイト変態による鋼板の高強度化も同時に達成される。 In hot press forming, the steel sheet at the time of forming is hot, soft and highly ductile, so that it is possible to manufacture a press-formed product having a complicated shape with good dimensional accuracy. Further, by heating the steel sheet in the austenite region and quenching (quenching) it in the press forming die, the strength of the steel sheet due to martensitic transformation can be increased at the same time.
このように、熱間プレス成形により高強度鋼板に対する成形の自由度は大幅に高まったものの、熱間プレス成形を行ってもプレス成形時に割れが生じることがある。 As described above, although the degree of freedom of forming a high-strength steel sheet is greatly increased by hot press forming, cracks may occur during press forming even if hot press forming is performed.
図8(a)は、このような割れを生じる熱間プレス成形品1を示す斜視図であり、図8(b)は、熱間プレス成形品1のプレス成形装置3の1/2断面を示す説明図である。また、図9(a)は、同様の割れを生じる熱間プレス成形品2を示す斜視図であり、図9(b)は、熱間プレス成形品2のプレス成形装置4の1/2断面を示す説明図であり、図9(c)は、プレス成形開始前のプレス成形装置4における図9(a)中のA−A‘断面に相当する断面を示す説明図である。なお、図9(a)および図9(c)中の2本の直線は、それぞれが指示する位置がプレス成形前後で対応する位置であることを示す。
FIG. 8 (a) is a perspective view showing a hot press-formed
図8(b)に示すように、プレス成形装置3のパンチ5、ダイ6およびブランクホルダ7を用いてブランク8に絞り成形による熱間プレス成形を行って、図8(a)に示すように、例えば、天板1aと、天板1aに連続する2つの稜線1b,1bと、2つの稜線1b,1bそれぞれに連続する2つの縦壁1c,1cとを有する横断面(例えばハット断面または溝型断面)を有するとともに天板1aにプレス方向の平面視で天板1aの外側に張り出して曲がった稜線1bを備えた曲部1dを有する熱間プレス成形品1を製造する場合には、曲部1dの天板1aに連続する縦壁1cにおいて熱間プレス成形時に割れが発生し易い。
As shown in FIG. 8 (b), the blank 8 is hot press-formed by drawing using the punch 5, die 6 and
また、図9(b)および図9(c)に示すように、プレス成形装置3のパンチ5およびダイ6を用いてブランク8に曲げ成形による熱間プレス成形を行って、図9(a)に示すように、例えば、天板2aと、天板2aに連続する2つの稜線2b,2bと、2つの稜線2b,2bそれぞれに連続する2つの縦壁2c,2cとを有する横断面(例えばハット断面または溝型断面)を有するとともに天板2aにプレス方向(天板2aに直交する方向)への段差2eがある熱間プレス成形品2を製造する場合には、段差2e付近の天板2a(特に段差2eを境として低い位置に存在する天板2a)に連続する縦壁2cにおいて熱間プレス時に割れが発生し易い。
Further, as shown in FIGS. 9 (b) and 9 (c), the blank 8 is hot press formed by bending using the punch 5 and the
これまでにもプレス成形品の割れ対策を目的とする発明が多数提案されている。特許文献3には、天板に直交する視線での平面視で湾曲した断面ハット型の部材の冷間プレス成形品の製造方法が開示され、特許文献4には、熱間プレス成形によって断面ハット型の部材を成形するに際し金型(パンチ)に円弧状の別動パンチを内蔵させ、成形下死点において別動パンチを稼働させる方法が開示され、さらに、特許文献5には、成形工程において冷却触媒を用いて材料の特定部分を冷却することにより成形性を向上させる絞り成形による熱間プレス成形法が開示されている。
Many inventions have been proposed for the purpose of preventing cracking of press-formed products. Patent Document 3 discloses a method for manufacturing a cold press-molded product of a cross-section hat-shaped member curved in a plan view in a line of sight orthogonal to the top plate, and
しかし、特許文献3により開示された製造方法を熱間プレス成形に適用すると、パンチ肩部において割れが発生する場合がある。 However, when the manufacturing method disclosed in Patent Document 3 is applied to hot press molding, cracks may occur in the punch shoulder portion.
特許文献4により開示された方法では、成形下死点に到達するまでに生じる縦壁のワレを抑制することができない。さらに、別動パンチを稼働させるためには別働パンチの稼働装置等を別途設ける必要があり、装置コストの上昇は否めない。
The method disclosed in
さらに、特許文献5には、縦壁の割れを抑制する方法が確かに規定されているものの、この方法によっても装置コストの上昇は避けられない。 Further, although Patent Document 5 does specify a method for suppressing cracking of the vertical wall, an increase in device cost is unavoidable even with this method.
このように従来の技術では、製造コストの上昇を伴うことなく、図8および図9を参照しながら説明した、熱間プレス成形時に縦壁に生じる伸びひずみによる縦壁の割れを抑制ができない。 As described above, in the conventional technique, it is not possible to suppress the cracking of the vertical wall due to the elongation strain generated in the vertical wall during hot press forming described with reference to FIGS. 8 and 9 without increasing the manufacturing cost.
熱間プレス成形におけるブランクの割れは、ブランクと金型(パンチ,ダイ)との接触によって生じるブランクの局所的な温度低下に起因して生じることが多い。ブランクにおける金型と接触した温度低下部は、ブランクにおける金型と接触していない非温度低下部(高温部)に比べて硬度が高く変形し難いため、成形時には非温度低下部にひずみが集中することになる。 Cracking of the blank in hot press forming is often caused by a local temperature drop of the blank caused by contact between the blank and the die (punch, die). Since the temperature-reduced portion in contact with the mold in the blank has higher hardness and is less likely to be deformed than the non-temperature-reduced portion (high-temperature portion) in contact with the mold in the blank, strain is concentrated on the non-temperature-reduced portion during molding. Will be done.
本発明者らは、このような前提に基づいて上記課題を解決するために鋭意検討を重ねた結果、以下に列記の知見A〜Kを得て、本発明を完成した。 As a result of diligent studies to solve the above problems based on such a premise, the present inventors have obtained the findings A to K listed below and completed the present invention.
(A)図10(a)は、図8(b)に示すプレス成形装置3により熱間プレス成形された熱間プレス成形品1における成形下死点での板厚減少率の数値解析によるコンター図であり、図10(b)は、図8(b)に示すプレス成形装置3により熱間プレス成形された熱間プレス成形品1における成形下死点よりも10mm上方位置での各部温度の数値解析によるコンター図である。図10(a)中の数字は指示する領域における板厚減少率を示す。
(A) FIG. 10 (a) is a contour by numerical analysis of the plate thickness reduction rate at the bottom dead center of molding in the hot press molded
図10(a)に示すように、熱間プレス成形において割れが生じ易い曲部1dの外周側の縦壁1cには、
(i)成形中にプレス方向のみならずプレス方向と直交する方向の張力が付与される部位であること、
(ii)金型5,6と接触しないため高温に保たれる部位であること、および
(iii)ブランク8が接触する金型のダイ肩R部およびパンチ肩R部に挟まれた部位であること
という特徴がある。
As shown in FIG. 10A, the
(I) The part where tension is applied not only in the pressing direction but also in the direction orthogonal to the pressing direction during molding.
(Ii) A portion that is kept at a high temperature because it does not come into contact with the
(B)これらの特徴(i)〜(iii)から、曲部1dの外周側の縦壁1cは成形時にひずみが集中するために板厚が大きく減少して割れが生じ易い。このため、縦壁1cの割れを抑制するためには、曲部1dの外周側の縦壁1cの非温度低下部(高温部)の領域を拡大することによりひずみの局所的な集中を緩和することが有効である。
(B) From these features (i) to (iii), the
(C)天板1aに連続する2つの稜線1b,1bと、2つの稜線1b,1bにそれぞれ連続する2つの縦壁1c,1cが天板1aにプレス方向の平面視で天板1aの外側に張り出して曲がった稜線1bを備えた曲部1dを有するときに、曲部1dの外周側の縦壁1cへのひずみの集中が顕著に発生する。稜線1bが曲がっていると、プレス成型時のブランクの流れが不均一になるからである。
(C) Two
(D)図10(c)は、後述する本発明に係るプレス成形装置により熱間プレス成形された熱間プレス成形品10における成形下死点での板厚減少率の数値解析によるコンター図であり、図10(d)は、本発明に係るプレス成形装置により熱間プレス成形された熱間プレス成形品10における成形下死点よりも10mm上方位置での各部温度の数値解析によるコンター図である。図10(c)中の数字は指示する領域における板厚減少率を示す。
(D) FIG. 10 (c) is a contour diagram obtained by numerical analysis of the plate thickness reduction rate at the bottom dead point of molding in the hot press molded
図10(c)および図10(d)と、図10(a),図10(d)とを対比することから理解されるように、熱間プレス成形により熱間プレス成形品10を製造する際には、パンチ頂部に装着されたインナーパッドを有するパンチを用いること、具体的には、ブランクにおける、プレス方向の平面視で天板10aの曲部10dに成形される部分を、パンチ頂部に出入り自在に装着されたインナーパッドにより支持してパンチとダイを用いて熱間プレス成形を行うことにより、曲部10dの外周側の縦壁1cの非温度低下部(高温部)の領域を拡大でき、これにより、ひずみの局所的な集中を緩和して板厚の減少率を抑制できるため、曲部10dの外周側の縦壁10cにおける割れの発生を効果的に解消できる。
As can be understood from the comparison between FIGS. 10 (c) and 10 (d) and FIGS. 10 (a) and 10 (d), the hot press molded
(E)上記(A)〜(D)の知見は、天板の稜線が1本のみの場合、すなわちブランクに対してプレス方向の平面視で円形、楕円形、多角形等といった環状の稜線から形成される天板を熱間プレス成形する場合にも適用できる。 (E) The findings of (A) to (D) above are based on the case where the top plate has only one ridgeline, that is, an annular ridgeline such as a circle, an ellipse, a polygon, etc. in a plan view in the pressing direction with respect to the blank. It can also be applied to hot press molding of the formed top plate.
(F)図5(a)は、図9(b)(c)に示すプレス成形装置4により熱間プレス成形された、天板2aに段差2eを有する熱間プレス成形品2における成形下死点での板厚減少率の数値解析によるコンター図であり、図5(b)は、図9(b)(c)に示すプレス成形装置4により熱間プレス成形された、天板2aに段差2eのある熱間プレス成形品2における成形下死点よりも4mm上方位置での各部温度の数値解析によるコンター図である。ここで、段差2eとは、天板2aの成形高さが変わる境界部である。
(F) FIG. 5 (a) shows the dead center under molding in the hot press-molded
図5(a)に示すように、熱間プレス成形において割れが生じ易い、段差2e付近の天板2a(段差2eを境として低い位置に存在する天板2a、特に段差2eの境界のパンチ側に凸の箇所)に連続する縦壁2cには、図10(a)および図10(d)に示す曲部1dと同様に、
(i)成形中にプレス方向のみならずプレス方向と直交する方向の張力が付与される部位であること、
(ii)金型5,6と接触しないため高温に保たれる部位であること、および
(iii)ブランク8が接触する金型5,6のダイ肩R部およびパンチ肩R部に挟まれた部位であること
という特徴がある。
As shown in FIG. 5A, the top plate 2a near the
(I) The part where tension is applied not only in the pressing direction but also in the direction orthogonal to the pressing direction during molding.
(Ii) It is a part that is kept at a high temperature because it does not come into contact with the dies 5 and 6, and (iii) it is sandwiched between the die shoulder R part and the punch shoulder R part of the dies 5 and 6 that the blank 8 comes into contact with. It has the characteristic of being a part.
(G)これらの特徴(i)〜(iii)から、天板2aの段差部2eの縦壁2cは成形時にひずみが集中するために板厚が大きく減少して割れが生じ易い。この理由をさらに詳しく説明する。
(G) From these features (i) to (iii), the
図6(a)は、本発明に係るプレス成形装置12により熱間プレス成形品14を成形する際の成形下死点20mm上方位置でのブランク20の形状を示す説明図であり、図6(b)は、この時のプレス成形装置12の断面を示す説明図である。
FIG. 6A is an explanatory view showing the shape of the blank 20 at a
図6(a)および図6(b)に示すように、ブランク8における天板2aに成形される部分8aに段差があると、パンチ5の凸側5aに位置する部分8aが成形初期にパンチ5の凹側5bに位置する部分8bよりも先に拘束されて成形されることになる。このため、成形が進行してパンチ5の凹側5bに位置する部分8bが成形される際には、パンチ5の凸側5aに位置する部分8aが拘束されているために材料の流入量が不足し、部分8bに連続する、縦壁2cに成形される部分において割れが生じ易くなる。特に熱間プレス成形では、成形時のブランク8における縦壁2cに成形される部分の非温度低下部(高温部)の領域が小さくなるため、冷間プレス成形よりもブランク8が拘束されることの影響が強くなり、部分8bに連続する、縦壁2cに成形される部分において割れがいっそう生じ易くなる。
As shown in FIGS. 6A and 6B, if there is a step in the
(H)このため、天板2aに段差2eを有する熱間プレス成形品2における縦壁2eでの割れを抑制するためには、天板2aにおける段差2eに連続する縦壁2cの非温度低下部(高温部)の領域を拡大することによりひずみの局所的な集中を緩和することが有効である。
(H) Therefore, in order to suppress cracking at the
図7(a)は、後述する本発明に係るプレス成形装置12により熱間プレス成形品14を成形する際の成形下死点20mm上方位置でのブランク20の形状を示す説明図であり、図7(b)は、この時のプレス成形装置12の断面を示す説明図である。
FIG. 7A is an explanatory view showing the shape of the blank 20 at a
図7(b)に示すように、パンチ頂部に装着されたインナーパッド21を有するパンチ16を用いること、具体的には、ブランク20における、熱間プレス成形品14の天板14aに形成される段差14eに成形される部分の近傍を、インナーパッド21により支持してパンチ16とダイ18を用いて熱間プレス成形を行うことにより、ブランク20における、パンチ16の凸側16aに位置する部分20aと、パンチ16の凹側16bに位置する部分20bが略同時に成形されることになり、部分20bの成形時におけるブランク20の拘束が小さくなる。
As shown in FIG. 7B, a
(I)図5(c)は、後述する本発明に係るプレス成形装置により熱間プレス成形された熱間プレス成形品14における成形下死点での板厚減少率の数値解析によるコンター図であり、図5(d)は、本発明に係るプレス成形装置により熱間プレス成形された熱間プレス成形品14における成形下死点よりも4mm上方位置での各部温度の数値解析によるコンター図である。
(I) FIG. 5 (c) is a contour diagram obtained by numerical analysis of the plate thickness reduction rate at the bottom dead point of molding in the hot press molded
図5(c)および図5(d)を図5(a)および図5(b)と対比することから理解されるように、熱間プレス成形により天板14aに段差14eを有する熱間プレス成形品14を製造する際には、パンチ頂部に装着されたインナーパッドを有するパンチを用いること、具体的には、ブランクにおける、段差14eを境として高さの低い側の天板14aに成形される部分を、パンチ頂部に出入り自在に装着されたインナーパッドにより支持してパンチとダイを用いて熱間プレス成形を行うことにより、ブランク20における段差14e近傍の縦壁14cに成形される部分の非温度低下部(高温部)の領域を拡大でき、これにより、ひずみの局所的な集中を緩和して板厚の減少を抑制できるため、段差14e近傍の縦壁14cにおける割れの発生を効果的に解消できる。
As can be understood from comparing FIGS. 5 (c) and 5 (d) with FIGS. 5 (a) and 5 (b), a hot press having a step 14e on the top plate 14a by hot press forming. When manufacturing the molded
(J)このように、インナーパッド21を用いることによる、部分20bの成形時におけるブランク20の拘束が小さくなること、およびブランク20における縦壁14cに成形される部分の非温度低下部(高温部)の領域が拡大されることの相乗効果によって、成形性が大幅に向上し、段差14eの近傍14dの縦壁14cでの割れが抑制される。つまり、ブランク20に熱間プレス成形を行って、ハット型断面または溝型断面の天板14aにプレス方向(成形品14の高さ)への段差を有する熱間プレス成形品14を製造する際には、インナーパッド21を用いることにより、この段差14eを境として低い高さの天板14aに連続する縦壁14cでの割れの発生を、効果的に抑制できる。
(J) As described above, by using the
(K)このように、ハット形状あるいは溝型形状の断面に熱間プレスする際あるいはブランクに対して天板を有する凸部を熱間プレスで成形する際、ブランクにおける、パンチ肩R部近傍の縦壁に成形される部位が、プレス方向と直交する方向へ張力が付与されることに起因して、割れが懸念される部位である場合には、ブランクの部位の近傍をインナーパッドにより支持しながら熱間プレス成形を行うことにより、この部位でのブランクの割れを回避できる。 (K) As described above, when hot-pressing a hat-shaped or groove-shaped cross section or when forming a convex portion having a top plate with respect to a blank by hot pressing, the vicinity of the punch shoulder R portion in the blank If the part formed on the vertical wall is a part where cracking is a concern due to tension being applied in the direction orthogonal to the pressing direction, the vicinity of the blank part is supported by the inner pad. However, by performing hot press molding, cracking of the blank at this site can be avoided.
本発明は、以下に列記の通りである。
(1)パンチ頂部と、該パンチ頂部に連続するパンチ肩R部とを備える熱間プレス用金型において、前記パンチ頂部からパンチの外側に所定量突出して配置されるとともに成形下死点において前記パンチ頂部に収容されるインナーパッドを備えることを特徴とする熱間プレス用金型。
The present invention is as listed below.
(1) In a hot press die provided with a punch top and a punch shoulder R portion continuous with the punch top, a predetermined amount is projected from the punch top to the outside of the punch and is arranged at the bottom dead point of molding. A hot press die characterized by having an inner pad housed in the top of the punch.
(2)前記インナーパッドは、ブランクにおける、前記パンチ肩R部の近傍の縦壁に成形される部位に、プレス方向とは直交する方向へ張力を付与する箇所(ブランクに張力を付与するパンチの部分)に、配置されることを特徴とする1項に記載された熱間プレス用金型。
(2) The inner pad is a portion of the blank where tension is applied to a portion of the blank formed on a vertical wall in the vicinity of the punch shoulder R portion in a direction orthogonal to the pressing direction (a punch that applies tension to the blank). The hot press die according to
(3)前記箇所は、プレス方向の平面視で前記パンチ頂部の縁が該パンチの外側に張り出して曲がっている箇所である2項に記載された熱間プレス用金型。
(3) The hot press die according to
(4)前記箇所は、前記パンチ頂部にパンチ高さ方向へ向けて形成された段差部を境としてパンチ高さが低い低位部(パンチの低位部)である2項に記載された熱間プレス用金型。
(4) The hot press according to
(5)1項から4項までのいずれか1項に記載された熱間プレス用金型を備えることを特徴とする熱間プレス装置。
(5) A hot pressing apparatus including the hot pressing die according to any one of
(6)加熱されたブランクに、1項から4項までのいずれか1項に記載された熱間プレス用金型であるパンチおよびダイを用いてプレス成形を行うことによって、天板と、天板に連続する稜線と、稜線に連続する縦壁とを備える断面を有する熱間プレス成形品を製造する方法であって、前記プレス成形は、前記加熱されたブランクにおける前記天板に成形される部位を、前記パンチ頂部から所定量突出して配置された前記インナーパッドにより支持しながら、前記パンチを前記ダイに相対的に接近させて型締めすることにより、行われることを特徴とする熱間プレス成形品の製造方法。
(6) The top plate and the top plate are formed by press-molding the heated blank using the punch and die, which are the hot press dies described in any one of
本発明における「熱間プレス成形品」は、自動車車体や自動車部品の構成部品として多数あり、例えば、センタピラーインナパネルおよびセンタピラーアウタパネル、サイドシルインナパネルおよびサイドシルアウタパネル、AピラーインナパネルおよびAピラーアウタパネル、ルーフレールインナパネル、ルーフクロス、フロントサイドメンバおよびリアサイドメンバ、さらにはサブフレーム(サスペンションメンバ)等が例示される。 The "hot press molded product" in the present invention is numerous as a component component of an automobile body or an automobile part. For example, a center pillar inner panel and a center pillar outer panel, a side sill inner panel and a side sill outer panel, an A pillar inner panel and an A pillar outer panel are used. , Roof rail inner panel, roof cloth, front side member and rear side member, and subframe (suspension member) and the like are exemplified.
本発明により、パンチ頂部に出入り自在に装着されたインナーパッドを有するパンチとダイを用いて熱間プレス成形を行うことにより縦壁部に成形される部分の非温度低下部(高温部)を拡大でき、これにより、縦壁の割れの発生を効果的に解消することができる。
具体的には、ブランクにおける、プレス方向の平面視で天板が外側に張り出す箇所、天板に段差がある箇所に、パンチ頂部に出入り自在に装着されたインナーパッドを接触させてパンチとダイを用いて熱間プレス成形を行うことにより、当該箇所の縦壁に成形される部分の割れの発生を解消することができる。
According to the present invention, the non-temperature lowering portion (high temperature portion) of the portion formed on the vertical wall portion is enlarged by performing hot press forming using a punch and a die having an inner pad mounted freely on the top of the punch. This makes it possible to effectively eliminate the occurrence of cracks in the vertical wall.
Specifically, in the blank, the punch and the die are brought into contact with the inner pad attached to the top of the punch so that the top plate protrudes outward in the plan view in the pressing direction and the top plate has a step. By performing hot press forming using the above, it is possible to eliminate the occurrence of cracks in the portion formed on the vertical wall of the portion.
添付図面を参照しながら本発明を説明する。
1.本発明に係る熱間プレス装置11,12
図1(a)は、本発明に係る熱間プレス装置11により製造されるプレス成形品13を模式的に示す説明図であり、図1(b)は、本発明に係る熱間プレス装置11を示す説明図である。また、図2(a)は、本発明に係る熱間プレス装置12により製造されるプレス成形品14を模式的に示す説明図であり、図2(b)は、本発明に係る熱間プレス装置12を示す説明図である。
The present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
1. 1.
FIG. 1 (a) is an explanatory view schematically showing a press-formed
以下、図1(a)および図1(b),図2(a)および図2(b)を参照しながら熱間プレス装置11,12をまとめて説明する。
Hereinafter, the
図1(b),図2(b)に示すように、熱間プレス装置11,12は、熱間プレス用金型であるパンチ15,16と、ダイ17,18とを備え、熱間プレス装置11ではさらにブランクホルダ19とを備える。
As shown in FIGS. 1 (b) and 2 (b), the
熱間プレス装置11は、パンチ15と、ダイ17と、ブランクホルダ19を用いてブランク20に絞り成形による熱間プレス成形を行うことにより、天板13aと、天板13aに連続する2つの稜線13b,13bと、2つの稜線13b,13bそれぞれに連続する2つの縦壁13c,13cとを備える断面(例えばハット断面または溝型断面)を有するとともに、2つの稜線13b,13bおよび2つの縦壁13c,13cのうちの少なくとも一つの稜線13bおよび縦壁13cがプレス方向の平面視で天板13aの外側に張り出して曲がる曲部13dを有する熱間プレス成形品13を製造する。
The
一方、熱間プレス装置12は、パンチ16と、ダイ18を用いてブランク20に曲げ成形による熱間プレス成形を行うことにより、天板14aと、天板14aに連続する2つの稜線14b,14bと、2つの稜線14b,14bそれぞれに連続する2つの縦壁14c,14cとを備える断面(例えばハット断面または溝型断面)を有するとともに、天板14aが熱間プレス成形品14の高さ方向(天板14aに略直交する方向)への段差14eを有する熱間プレス成形品14を製造する。段差14eを境にして、天板14aには、前記高さの高い部分と、該高さの低い部分とに区画され、段差14eでは高さが変化する。
On the other hand, the
パンチ15,16には本発明に係る熱間プレス用金型が用いられる。すなわち、パンチ15,16は、パンチ頂部15a,16aと、パンチ頂部15a,16aに連続する2つのパンチ肩R部15b,16bとを備える。
The hot press dies according to the present invention are used for the
熱間プレス装置11では2つのパンチ肩R部15bのうちの少なくとも一方は、プレス方向の平面視で曲部を有する。この曲部は、熱間プレス成形品13の曲部13dを成形するためのものである。図1は、パンチ15の曲部の位置での断面を示す。
In the
熱間プレス装置12によって成形されるプレス成形品14では、2つのパンチ肩R部16bによって形成される稜線14bが別の縦壁部に突き当たり、天板14aに段差14eが生じている。図2(b)は、パンチ肩R部16bよって形成される稜線14bが別の縦壁部に突き当たる近傍、すなわち段差14eを境にして天板14aにおける高さの低い部分での断面を示す。
In the press-molded
パンチ15,16は、図1(b),図2(b)において、パンチ頂部15a,16aから所定量突出して配置されるインナーパッド21,21を備える。インナーパッド21,21は、ブランク20における天板13a,14aに成形される部分の一部(ブランク20における、パンチ肩R部近傍の縦壁13c,14cに成形される部位にプレス方向とは直交する方向に張力が付与される箇所の近傍)を支持すればよいが、この一部を除いた残余の部分(例えば全部)をも支持してもよい。
The
パンチ頂部15a,16aには、インナーパッド21,21を収容するための収容孔15c、16cが穿設されており、収容孔15c、16cの底部15d,16dには、インナーパッド21,21をパンチ頂部15a,16aから所定量突出して配置するためにばね15e,16eやガスクッションといった適当な加圧機構が設けられている。
Accommodation holes 15c and 16c for accommodating
インナーパッド21,21は、プレス成形の開始時には図1(b),図2(b)に示す位置に配置されており、プレス成形開始後にダイ17,18がパンチ15,16に接近するに伴ってダイ17,18に付勢されて徐々に上記位置から収容孔15c、16cの底部15d,16dへ向けて移動し、成形下死点においてパンチ頂部15a,16aに完全に収容されてパンチ頂部15a,16aの一部をなすように、配置される。
The
なお、図1に示すように、ダイ17等に支持されるダイパッド17aを用い、ダイパッド17aとインナーパッド21によりブランク20を挟持することが好ましい。また、図2(b)においても(図示はしていないが)同様にダイパッドがあることが望ましい。
本発明に係る熱間プレス装置11,12は以上のように構成される。
As shown in FIG. 1, it is preferable to use a die pad 17a supported by a die 17 or the like and sandwich the blank 20 between the die pad 17a and the
The
2.本発明に係る製造方法
本発明では、図1(a)および図1(b),図2(a)および図2(b)に示すように、加熱されたブランク20,20に熱間プレス装置11,12を用いてプレス成形を行うことによって、熱間プレス成形品13,14を製造する。
2. 2. Manufacturing Method According to the Present Invention In the present invention, as shown in FIGS. 1 (a) and 1 (b), 2 (a) and 2 (b), a hot press device is applied to the
図3は、パンチ31およびダイ32を備える従来の熱間プレス装置30を用いてブランク20に熱間プレス成形を行う状況を示す説明図であり、図4は、本発明に係る熱間プレス装置11,12を用いてブランク20に熱間プレス成形を行う状況を示す説明図である。
FIG. 3 is an explanatory view showing a situation in which hot press forming is performed on a blank 20 using a conventional
図3に示すように、熱間プレス装置30を用いる従来の熱間プレス成形時に、ブランク20の第1の部分20aはダイR部32aと接触することにより冷却されるとともに、第2の部分20bはパンチ肩R部31aと接触することにより冷却される。このため、ブランク20における、第1の部分20aと第2の部分20bとの間の第3の部分(プレス成形品における縦壁に成形される部分)20cは、狭い範囲で非温度低下部(高温部)の領域となり、曲部13dあるいは段差14eの成形される箇所(すなわち14d)においてひずみが集中するために板厚が大きく減少して割れが生じ易い。
As shown in FIG. 3, during the conventional hot press forming using the
これに対し、図4に示すように、本発明では、曲部13d,段差14eを境として高さの低い天側の天板14aの熱間プレス成形は、ブランク20における天板13a,14aに成形される部位を、パンチ頂部15a,16aから所定量Sipだけ突出して配置されるインナーパッド21により支持しながら、パンチ15,16をダイ17,18に相対的に接近させて型締めすることにより、行われる。
On the other hand, as shown in FIG. 4, in the present invention, the hot press forming of the top plate 14a on the top side having a low height with the
ブランク20の第1の部分20aはダイ型R部17a,18aと接触することにより冷却されるとともに,第2の部分20bはパンチ肩R部15a,16aではなくインナーパッド肩R部21aと接触することにより冷却される。
The
この際、ブランク20は、インナーパッド21により所定量だけダイ17,18に接近した位置で支持されているため、ブランク20における、第1の部分20aと第2の部分20bとの間の第3の部分(プレス成形品における縦壁に成形される部分)20cは、図3に示す従来例よりも広い範囲で非温度低下部(高温部)の領域が形成されるため、曲部13dあるいは段差14eの成形される箇所において成形時にひずみが集中することが緩和され、これにより板厚減少率が軽減され、割れが解消する。
At this time, since the blank 20 is supported by the
図5(a)は、インナーパッドを用いない従来の熱間プレス成形法により製造された、図9(a)に示すプレス成形品2の成形下死点での板厚減少率分布の数値解析によるコンター図であり、図5(b)は、インナーパッドを用いない従来の熱間プレス成形法により製造された、図9(a)に示すプレス成形品2の成形下死点よりも4mm上方位置での各部温度の数値解析によるコンター図であり、図5(c)は、インナーパッドを用いる本発明に係る熱間プレス成形法により製造された、図2(a)に示すプレス成形品14の成形下死点での板厚減少率分布の数値解析によるコンター図であり、図5(d)は、インナーパッドを用いる本発明に係る熱間プレス成形法により製造された、図2(a)に示すプレス成形品14の成形下死点よりも4mm上方位置での各部温度の数値解析によるコンター図である。
FIG. 5A is a numerical analysis of the plate thickness reduction rate distribution at the bottom dead center of the press-formed
図5(b)および図5(d)を対比することから理解されるように、本発明は、従来例よりも、成形下死点よりも4mm上方位置で、プレス成形品14の段差部の縦壁14cに成形される部分の非温度低下部(高温部)が拡大されている。
As can be understood from the comparison of FIGS. 5 (b) and 5 (d), the present invention presents the present invention at a
このため、図5(a)および図5(b)に示すように、従来例では、プレス成形品14の段差部の縦壁14cの板厚減少率が割れを示す28.9%に達しているが、本発明ではこの板厚減少率が18.6%に抑制されており、段差部の縦壁14cに割れが生じないことがわかる。
Therefore, as shown in FIGS. 5 (a) and 5 (b), in the conventional example, the plate thickness reduction rate of the vertical wall 14c of the stepped portion of the press-formed
13 熱間プレス成形品
15 熱間プレス用金型
15a パンチ頂部
15b パンチ肩R部
20 ブランク
21 インナーパッド
13 Hot press molded
Claims (5)
前記パンチと協働してブランクに熱間プレス加工を行うダイと、
前記熱間プレス加工時において前記ブランクの外周端縁が前記パンチと前記ダイとで挟まれるまでの間前記外周縁部を非拘束の自由端にするための自由端配置空間形成部と、
を備え、
前記パンチおよび前記ダイは、前記熱間プレス加工によって前記ブランクを熱間プレス成形品に成形し、
前記熱間プレス成形品が、天板と、この天板に設けられた一対の稜線と、対応する稜線にそれぞれ連続する一対の縦壁と、を有する溝型断面部を含むように、且つ、前記稜線の延びる方向における前記溝型断面部の両端部が前記稜線の延びる方向に向けて開放された形状を有し、且つ、前記一対の稜線が途中で曲がった部分を有するように、前記パンチおよび前記ダイを形成し配置しており、
前記パンチおよび前記ダイは、天板と、この天板に設けられた稜線と、この稜線に連続し前記ダイとは交差するように延びる縦壁と、を含む熱間プレス成形品を成形すべく前記ブランクを熱間プレス加工するように構成され、
前記パンチ頂部は、前記天板を形成する部分として設けられ、
前記パンチ肩R部は、前記稜線を形成する部分として設けられ、
前記パンチは、前記パンチ肩R部に連続し前記縦壁を形成する部分をさらに含み、
前記縦壁を形成する部分に隣接して前記インナーパッドが配置されており、
熱間プレス方向の平面視で前記パンチ頂部の縁が前記パンチの外側に張り出して曲がっている箇所に、前記インナーパッドが配置されており、
熱間プレス方向の平面視で前記パンチ頂部の縁のうち前記パンチの外側に張り出して曲がっている箇所から外れた位置に、前記インナーパッドが配置されていない箇所が設けられている、熱間プレス用金型。 A punch top, a punch shoulder R portion continuous with the punch top, and an inner pad that is arranged so as to project from the punch top to the outside of the punch top by a predetermined amount and is housed in the punch top at the bottom dead center of molding. With punches, including
A die that hot presses a blank in cooperation with the punch,
During the hot press working, a free end arrangement space forming portion for making the outer peripheral edge portion an unconstrained free end until the outer peripheral edge of the blank is sandwiched between the punch and the die.
With
The punch and the die form the blank into a hot press molded product by the hot press working.
The hot press-formed product includes a groove-shaped cross section having a top plate, a pair of ridge lines provided on the top plate, and a pair of vertical walls continuous with the corresponding ridge lines, respectively. The punch so that both ends of the groove-shaped cross section in the extending direction of the ridge have a shape that is open toward the extending direction of the ridge, and the pair of ridges have a bent portion in the middle. And the die is formed and arranged ,
The punch and the die are used to form a hot press-molded product including a top plate, a ridge line provided on the top plate, and a vertical wall continuous with the ridge line and extending so as to intersect the die. The blank is configured to be hot pressed
The punch top is provided as a portion forming the top plate.
The punch shoulder R portion is provided as a portion forming the ridgeline.
The punch further includes a portion that is continuous with the punch shoulder R portion and forms the vertical wall.
The inner pad is arranged adjacent to the portion forming the vertical wall, and the inner pad is arranged.
The inner pad is arranged at a position where the edge of the top of the punch protrudes to the outside of the punch and is bent in a plan view in the hot press direction.
A hot press in which the inner pad is not arranged at a position outside the bent portion of the edge of the punch top in a plan view in the hot press direction, which protrudes to the outside of the punch. Mold for use.
をさらに備え、
前記ダイパッドおよび前記インナーパッドが前記ブランクを挟持した状態で前記パンチ頂部および前記ダイを相対移動することで、前記熱間プレス加工が行われることを特徴とする、請求項1に記載の熱間プレス用金型。 A die pad, which is arranged so as to project a predetermined amount from the recess formed in the die toward the punch side and is housed in the recess at the bottom dead center of molding.
With more
The hot press according to claim 1, wherein the hot press working is performed by relatively moving the punch top and the die with the die pad and the inner pad sandwiching the blank. Mold.
Manufacture of a hot press-molded product, which comprises performing hot press molding on a heated blank using the hot press die according to any one of claims 1 to 3. Method.
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